变频器的发展过程
变频器的发展过程
变频器技术的发展，其中主要以变频器控制方式的发展和电力电子器件的发展作为基础。
很久以来，交流调速取代直流调速一直是人们所希望的。在交流电动机调速控制方 面，也进行了大量的研究工作，然而，一直未能取得满意的成果。直到1964年，法国人A.schcnung和H.stemmler首先提出了把通讯技术的脉宽调制〈简称PWM)技术应用到交流调速系统中。从此，PWM速技术的研究引起了人们的髙度重视。
20世纪80年代，日本学者提出了磁通轨迹控制方式，使变频变压？技术（即u/f控制方式）成为变频器技术的核心。研究人员又继续着力于PWM技术的进一步研究，达 到了调压调频的目的。
日本、北美、西欧一些发达国家，从20世纪80年代起，生产出了VVVF技术的变频 器，而且很快就商业化，广泛地应用于工业生产之中。**代变频器的性能尽管不尽人 意，但已有较好的机械特性，能够满足一般交流电动机无极调速的要求。比较适合应用于 风机、水泵等以节能为主要目的的调速场合，在这一领域内，迅速得到了普及应用。
上述这种U/f控制方式通用变频器，还不具备转矩控制的能力，只是变频器的原型。 后来厂商，如日本的富士公司、三肯公司、德国的西门子公司，分别采用了新型的U/f控制方法，融人新的箅法，控制技术、功能和新工艺，在性能方面有了很大的改进。低频 性能大大提高，并具备了自寻优运行功能，节电效果更好，已能满足一般工业控制的需 要。我国近年进口的一些变频器绝大部分都是这种类型的性能。它是我国各领域广泛使用 变频器的基础。
1968年德国人哈斯博士首先提出了磁场定向控制理论。1971年德国的伯拉斯切克又提 出了异步电动机转子磁场定向矢量控制方法，并以直流电动机和交流电动机比较的方法， 分析这一原理，使人们认识到尽管交流电动机电磁关系复杂，但同样可以实现转矩、磁场 分别控制的方法。该理论提出了对寧链和磁转矩分别采用闭环控制，实现电流和磁场的解 耦，进一步实现转子磁场定向矢量-制，使异步电动机的控制特性和他励直流电动机特性 相似。 在实用方面，人们进一步分析研究，发现对于一般异步电动机调速控制系统，可以采 用较简单的转子磁场定向矢量控制，即所谓转差频率矢量控制。这是矢量控制型变频器的 理论基础。
1992年开始，德国西门子公司相继开发了 6SE70系列通用变频器。它通过PE、VC、SC板可以分别实现频率控制、矢量控制、伺服控制等，并具有转矩控制功能和无跳闸性 能。输出静态特性与普通型U/f控制方式通用变频器有很大的改进。机械特性硬于工频 电网供电的异步电动机。这种典型的产品，属于髙功能性U/f控制方式通用变频器。在 这个基础上，又开发生产了髙性能型矢量控制通用变频器。这种变频器在动态性能上，又 有了很大的提高。
目前应用*多的还是髙功能型U/f控制方式通用变频器，它的性能足以满足大多数 生产机械高质量调速控制的需要，只有特殊应用场合才考虑选用高性能矢量控制通用变频器. 1985年德国迪普布罗克首先提出了，基于六边形乃至圆形磁链轨迹的直接转矩控制理 论。这种直接转矩控制不是通过控制电流磁链等量间接控制转矩。而是把转矩直接作为控 制量来控制。实际上，就是用空间矢量的分析方法，以定子磁场定向方式，对定子磁链和 电磁转矩进行直接控制。
1995年，ABB公司首先推出了直接转矩控制型通用变频器。目前已成为各系列通用变 频器的核心技术。其动态转矩响应已达到小于2mm，在带速度传感器时的静态速度精度达 ±0.01%.不带速度传感器也可以达到±0.1%的速度控制精度。其他一些公司，也在以直接转矩控制作为努力目标。
电力电子器件的发展又是变频器技术发展的另一个基础。**代以晶闸管(SCR)为代表的电力电子器件出现在20世纪50年代。它主要是电流控制型开关器件，以小电流控 制大电流的变换。但其开关频率低，且导通后不能自关断。20世纪60年代有了门极关断 晶闸管（CTO)，双极型电力晶体管（CTR)，是一种电流型自关断电力电于开关器件。20 世纪70年代开始应用金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、MOS控制晶体管 (MCT)、绝缘栅双极型晶体管（ICBT)。它们是一种电压型自关断电力电子器件，其开关频率高达劝20kHz，甚至20kHz以上。20世纪90年代末，智能模块问世且得到应用。它内 部含有ICBT芯片及外围的驱动电路和保护电路，甚至有霍尔传感器和光耦电路。
*近，日立公司开发的通用变频器专用集成功率模块（ISPM），将整流电路、逆变电 路、逻辑控制、驱动和保护，电源电路全部集成在一块模块内。使通用变频器的体积大大 缩小，引线减少。电力电子器件的发展，使通用变频器的性能有了很大的提高。